„Chód fizjologiczny człowieka”
Jednym z podstawowych sposobów lokomocji człowieka, jest chód. Rozpoczęcie jego nauki wymaga czasu około 12 miesięcy, w którym to odpowiedni poziom dojrzałości zdobywają układ nerwowy i ruchowy/mięśniowy. Chód trzyletniego dziecka przypomina w swym wyglądzie chód dorosłego, jednak dopiero około 7 roku życia jego nauka jest już zwykle w pełni dokończona (co w ostatnim okresie dotyczy synchronizacji aktywności bioelektrycznej mięśni zaangażowanych) Chód jest zatem jedną z pierwszych czynności złożonych całego ciała, jakie opanowuje człowiek i stanowi jednocześnie podłoże motoryczne dla kolejnych czynności ruchowych.
Chód człowieka jest formą lokomocji, w której funkcję podporowo-napędową spełniają kończyny dolne, natomiast górne są w pewnym stopniu ich równoważnikiem. Praca kończyn jest naprzemienna a ruchy cykliczne. Celem chodu jest przemieszczenie ciała człowieka a jego energetyka powinna umożliwiać dokonanie tego z jak najmniejszym wydatkiem energetycznym .-ekonimiczna.
Prawidłowy chód człowieka charakteryzuje pięć cech: stabilność podparcia(którą zapewnia między innymi odpowiednia wartość kąta stawu skokowego wynosząca 90 stopni) prawidłowy prześwit pod stopą w czasie fazy wymachu kończyny(który jest kolejną składową stabilności lokomocyjnej, prawidłowy prześwit wynosi 18 mm a wszelkie znaczące odstępstwa od tej wartości wpływają na gorszą ekonomikę chodu), odpowiednie ustawienie stopy poprzedzające jej kontakt z podłożem(mówi się o tak zwanym sprzężeniu kolano-stopa czyli skorelowane zgięcie kolana oraz zgięcie grzbietowe stopy przygotowujące kończynę do prawidłowego postawienia stopy i aktywnego przejęcia energii uderzenia- moment postawienia nogi piętą na podłożu a ta faza ruchu lokomocyjnego jest zwana reakcją obciążającą, prawidłowa długość kroku(ma związek z amplitudą i częstotliwością ruchów kończyn, które wyznaczają szybkość chodu. Miarą amplitudy jest długość kroku, która zależy od odepchnięcia i fazy wymachu(a ta od prawidłowej aktywności mięśnia trójgłowego łydki) oraz minimalny wydatek energetyczny (który niemalże w całości zależy od sumy przemieszczeń środka ciężkośći ciała (COG)
Ze względu na kryterium ekonomiczne, mówi się o tak zwanych determinantach chodu. Są nimi: skręcenie miednicy(plus minus 4 stopnie, co względnie wydłuża długość kończyny dolnej na granicach faz: podparcia i przeniesienia), jej przechylenie i boczne przemieszczenie tj w prawo i lewo(związane ze sposobem stawiania stopy), zgięcie w stawie kolanowym (wynosi około 20 stopni i zaznacza się w środku fazy podparcia powoduje obniżenie COG), zgięcie w stawie biodrowym i wzajemne oddziaływanie ruchów kolana i stopy(istotne zarówno w fazie podporu jak i wymachu.
Rozpoczęcie chodu to wytrącenie ciała ze stanu równowagi, która rozpoczyna się od chwilowego spadku aktywności bioelektrycznej mięśni posturalnych: mięśnia trójgłowego łydki, czworogłowego uda, pośladkowego wielkiego i mięśni grzbietu: m.in. prostownika grzbietu. Powoduje to ruch środka ciężkości w bok, w tył a następnie w przód, co stanowi idealny moment dla postawienia pierwszego kroku a więc przeniesienia masy ciała w przód.
Jak wspomniałam chód jest ruchem cyklicznym, wyróżnia się w nim dwie fazy, które naprzemiennie występują, są nimi: faza podparcia (podporu) i przeniesienia(wymachu). Faza podparcia rozpoczyna się kontaktem początkowym, zwykle czas między kolejnymi kontaktami początkowymi tej samej nogi wyznacza OKRES KROKU. Fazę podporu kończy moment oderwania palców od podłoża, w czasie tym rozpoczyna się faza przeniesienia kończyny, która kończy się kolejnym zetknięciem się pięty z podłożem. Zakładając, że cykl kroku równy jest 100% , stwierdza się, ze faza podparcia stanowi 60 % a wymachu 40%. Biorąc pod uwagę, że w chodzie prawidłowym obie kończyny wykonują takie same ruchy, tylko w przeciwnych fazach, to w konsekwencji w cyklu kroku dwukrotnie pojawiają się momenty tak zwanego podwójnego podparcia: pierwsza z nich nazywa się reakcją obciążenia, druga reakcją odciążenia.
Odepchnięcie kończyny i związana z nim energia pozwala na przeniesienie całego obciążenia na drugą nogę, pojawia się wówczas faza pojedynczego podparcia. W tym samym czasie noga uwolniona wykonuje wymach, czyli szybki ruch do przodu przygotowujący do kolejnego jej podparcia.
Chciałabym jeszcze powrócić do dokładniejszego opisu poszczególnych faz: Oparcie pięty kończyny dolnej będącej w wykroku na podłożu zapoczątkowuje FAZĘ AMORTYZACJI. Stopa znajduje się wówczas w niewielkim zgięciu grzbietowym, podudzie jest wychylone od pionu o około 15 stopni, zgięcie w stawie kolanowym wynosi około 5 stopni, a udo jest odchylone od pionu o około 20 stopni. Rzut pionowy ogólnego środka ciężkości pada z tyłu na piętę tej kończyny. Koniec tej fazy następuje, gdy kończy się uginanie stawu kolanowego(dochodzi do 20stopni) a kończyna dolna podporowa znajduje się w środkowym położeniu i na niej spoczywa cały ciężar ciała. Cała stopa jest oparta na podłożu a w stawie skokowo -goleniowym następuje przejście ze zgięcia podeszwowego na grzbietowe.
Początkiem FAZY ODBICIA jest prostowanie stawu kolanowego. Zgięcie grzbietowe stopy na początku tej fazy jest związane z pochyleniem podudzia w przód i przy takim ułożeniu dochodzi o unoszenia pięty a cala faza kończy się z chwilą oderwania stopy od podłoża. Kończyna podporowa znajduje się w tylnym położeniu, rzut pionowy środka ciężkości pada przed stopą. Oderwanie stopy od podłoża rozpoczyna równocześnie FAZĘ TYLNEGO WYMACHU. Po odbiciu w stawie kolanowym, dochodzi do pogłębienia zgięcia, które dochodzi do około 60 stopni. Stopa będąca na początku wymachu w zgięciu podeszwowym zmienia je na zgięcie grzbietowe. Kończyna dolna, wymachowa, po przekroczeniu położenia pionowego, rozpoczyna FAZĘ PRZEDNIEGO WYMACHU, przygotowując się do zetknięcia z podłożem. Kolano prostuje się a staw biodrowy zgina do kąta 20 stopni. Stopa przed postawieniem jej na podłożu znajduje się w zgięciu grzbietowym. Moment zetknięcia stopy z podłożem kończy tę fazę.
Jeśli chodzi o udział pracy mięśni w chodzie, to ze względu na ich role, dzieli się je na trzy grupy: mięśnie stabilizujące, przyspieszające i hamujące. Podczas chodu przez długie okresy działają siły bezwładności i siła ciążenia, natomiast okresy pracy różnych mięśni, są krótkie. Znaczna część energii mięśniowej zostaje zużyta na wyhamowanie ruchu a tylko jej nieznaczna część na przesuwanie do przodu. W fazie wykroku mięsnie tułowia mają swój udział w rotacji i unoszeniu miednicy, mięśnie biodrowo-udowe: zapoczątkowują fazę, hamują wyrzut podudzia i stabilizują staw kolanowy, mięsnie podudzia i stopy unoszą stopę ku górze. W fazie podporu natomiast mięsnie biodrowo-udowe hamują pochylenie miednicy do przodu, utrzymują ją w równowadze, kontrolują rotację ciała i zgięcie w stawie kolanowym a następnie blokują staw kolanowy. Mięśnie podudzia i stopy kontrolują i stabilizują stopę. Kiedy z pozycji podwójnego podparcia rozpoczyna się chód, tułów przechyla się ku jednej nodze, co powoduje przesunięcie się rzutu środka ciężkości ciała poza płaszczyznę podparcia i wówczas całkowitemu wytrąceniu z równowagi zapobiega ruch przeciwną kończyną do przodu (wykrok) oraz przejęcie przez nią ciężaru ciała (podpór). Sytuacja powtarza się i naprzemiennie dotyczy raz prawej, raz lewej nogi dlatego wg Degi chód jest rytmicznym gubieniem i odzyskiwaniem równowagi w zamieniających się fazach wykroku i podporu.
Parametry chodu to: częstotliwość kroku to ilość kroków przypadająca na jedną sekundę, natomiast liczba kroków na minutę to rytm lokomocji. Do parametrów przestrzennych należy długość kroku (zwykle odległość między dwoma punktami podparcia tej samej kończyny) i wykrok czyli odległość między charakterystycznymi punktami podparcia obu konczyn czyli np. odległość między palcami obu stóp w fazie podwójnego podporu. Przeciętna długość kroku u dorosłego człowieka wynosi 1, 5 metra a u dziecka w przybliżeniu jest równa wysokości jego ciała. Długość kroku (L) wyrażona w metrach oraz rytm lokomocji opisują szybkość chodu v.
Neuronalne mechanizmy sterowania lokomocją nie są do końca poznane. Wiadomo jest, ze rdzeń kręgowy jest odpowiedzialny za generowanie lokomocyjnym wzorców ruchowych, ale struktura centralnego generatora lokomocji (CPG)wciąż w dużym stopniu pozostaje niewyjaśniona. Obecnie wiadomo, że znajdujący się w rdzeniu centralny generator lokomocyjny nie opracowuje na bieżąco wzorców aktywności mięśni kończyn. Zamiast tego, układ nerwowy posługuje się wzorcem aktywności kończyny, traktując ją jako jednostkę funkcjonalną. W strukturę rdzenia są wpisane wzorce aktywności wszystkich mięśni kończyny a synchronizacja generatorów ruchów kończyn objawia się lokomocją. Rdzeniowy program sterowania tymi ruchami bywa modyfikowany przez informacji czuciowe docierające z proprioreceptorów, z układu przedsionkowego oraz narządu wzroku. Istotną rolę odgrywa módżek, do którego informacje z rdzenia kręgowego docierają grzbietową(informacje określające fazy i siłę skurczu mięśni, kąty stawowe, siły nacisku kończyn) i brzuszną drogą drzeniowo-módżkową oraz drogą rdzeniowo-siatkowo-módźkową(tymi drogami są przekazywane informacje o aktywności wewnętrzenj rdzeniowych struktur lokomocyjnych). W móżdżku następuje integracja sygnałów rdzeniowych z informacjami proprioreceptywnimi, przedsionkowymi i wzrokową, zapewniająca jednoczenie kontrolę posturalną, pozwalająca utrzymać stabilność dynamiczną. Odpowiednio zmodyfikowane sygnały sa stąd przekazywane do rdzenia trzema drogami: siatkowo-rdzeniową, przedsionkowo-rdzeniową i czerwienno-rdzeniową. W lokomocji pełnią one funkcję tak zwanego sterowania adaptacyjnego, a wieć umożliwiają dostosowanie lokomocji do zmiennych warunków zewnętrznych. Natomiast najwyższy poziom sterowania lokomocyjnego znajduje się w korze mózgowej. Tam zapadają decyzję dotyczące celu, sposoby realizacji celu lokomocji. Wiadomo również, że w procesie integracji na najwyższym poziomie mózgu biorą udział sterowania emocjonalno-motywacyjne oraz orientacja przestrzenna, które jak dotąd nie zostały do końca poznane.